專利名稱：：基于虛擬電能表模塊的低壓集抄系統(tǒng)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)(簡稱低壓集抄系統(tǒng))的產(chǎn)品質(zhì)量檢測設備，特別涉及一種基于虛擬電能表模塊的低壓集抄系統(tǒng)檢測裝置。
背景技術(shù)：
：低壓集抄系統(tǒng)是由主站通過遠方通信信道(公網(wǎng)信道)將多個電能表的電能量數(shù)據(jù)及相關(guān)用電信息集中抄讀，并能實施用電管理增值服務的網(wǎng)絡抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由用戶電能表、臺區(qū)總表、采集器、集中器、本地通信信道(集中器與采集器、用戶電能表之間)、遠方通信信道(集中器與主站之間)和主站等設備組成。隨著近幾年房地產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)居民住房正以每年十億平方米的速度遞增，每年住房的增加量約有800萬套，用電網(wǎng)絡急劇膨脹；"一戶一表改造"工程的實施也大大增加了抄表戶數(shù)，不能按時抄表或漏抄、錯抄有可能導致線損率居高不下，再加上電力市場的發(fā)展要求縮短結(jié)算周期等原因，低壓集抄系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前景。為了確保低壓集抄系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量，國家和行業(yè)頒布了一系列的制造標準來規(guī)范它的功能和性能指標，如DL/T698《低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件》等，湖北省電力公司也有《低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件》和《低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)集中器上行通信規(guī)約》等技術(shù)標準指導低壓集抄系統(tǒng)的建設。但目前由于缺乏面向低壓集抄系統(tǒng)的檢測裝置，不具備完善的軟、硬件測試手段，難以模擬現(xiàn)場的各種運行情況，無法對低壓集抄系統(tǒng)各組件的功能和性能進行全面測試，不能發(fā)現(xiàn)低壓集抄系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，直接制約了低壓集抄系統(tǒng)的推廣。進行集中器上行通信協(xié)議的符合性測試時，需要考核集中器抄讀的日電量和月電量等歷史數(shù)據(jù)的正確性，但現(xiàn)有的測試方法耗時太長，不能滿足工作的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，而提供一種基于虛擬電能表模塊的低壓集抄系統(tǒng)檢測裝置(簡稱本裝置)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的如圖l，本裝置包括低壓集抄系統(tǒng)中的集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)、單相表(12);設置有PC機(l)、數(shù)字信號源(2)、電壓功放(3)、電流功放(4)、通信和校檢切換電路(5)、電壓切換電路(6)、隔離用電流互感器切換電路(7)、隔離用電壓互感器切換電路(8)和外加電源(13);本裝置的連接關(guān)系是PC機(1)和數(shù)字信號源(2)通過RS232串口相連；數(shù)字信號源(2)輸出端分別接電壓功放(3)、電流功放(4)進行功率放大；電壓功放(3)輸出端和外加電源(13)分別接入電壓切換電路(6)，經(jīng)過切換選擇輸出到集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)的電壓回路和隔離用電壓互感器切換電路(8);隔離用電壓互感器切換電路(8)的輸出端接入單相表(12)電壓回路；電流功放(4)輸出端接入隔離用電流互感器切換電路(7)，隔離用電流互感器切換電路(7)的輸出端接入三相表(ll)、單相表(12)的電流回路；通信和校檢切換電路(5)分別與集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)、單相表(12)的通信信道、時鐘信號和電能校驗脈沖信號相接，又與PC機(1)的RS232串口相連。本裝置的工作原理是-本裝置在實驗室完全模擬低壓集抄系統(tǒng)各組件在現(xiàn)場的運行工況和通信連接方式，負荷的大小和相位可以靈活設置。集中器(9)、采集器(10)由其中嵌入式軟件程序控制定時抄讀三相表(ll)和單相表(12)的電量及相關(guān)數(shù)據(jù)，PC機(1)應用測試軟件可以完成對集中器(10)上行通信協(xié)議的符合性檢測。具體地說，本裝置利用通信和校檢切換電路(5)全面提供集中器(9)上行、下行通信的通信信道，既可以依據(jù)相關(guān)制造標準對集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)、和單相表(12)的電氣性能進行質(zhì)量檢測，如對集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)進行GPS授時、日計時誤差、功耗、電壓跌落和短時中斷、電壓緩升緩降和電能表誤差測試；也可以參照集中器(9)上行通信規(guī)約和電能表通信規(guī)約對集中器(9)、三相表(ll)和單相表(12)進行通信協(xié)議的符合性測試。測試集中器(9)上行通信規(guī)約時，對耗時較短的測試項目在低壓集抄系統(tǒng)實時運行時進行；而對耗時較長的測試項目，則采用虛擬電能表模塊技術(shù)，進行虛擬環(huán)境下的高效率測試。本裝置具有以下優(yōu)點和積極效果①采用數(shù)字信號源(2)(數(shù)字化程控信號源)，本裝置能在低壓集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)、三相表(11)校驗狀態(tài)和單相表(12)校驗狀態(tài)三種不同的工作狀態(tài)之間自動切換，實現(xiàn)不同的功能。通過巧妙設計，在低壓集抄系統(tǒng)測試時，使集中器(9)、采集器(IO)、三相表(11)和單相表(12)共處一體實時運行，集中器(10)與三相表(11)、單相表(12)之間的電力線載波信道可以建立物理連接，保證通信測試的正常進行。而在三相表(ll)、單相表(12)校驗時，能確保電能測量的準確度。②能對集中器(9)上行通信規(guī)約進行測試，以提高低壓集抄系統(tǒng)的互操作性。③考核集中器(9)抄讀三相表(11)和單相表(12)的日電量和月電量等歷史數(shù)據(jù)的正確性，按照常規(guī)測試方法需要較長的時間，本裝置對這些耗時較長的測試項目，采用虛擬電能表模塊技術(shù)，產(chǎn)生測試所需的三相表(ll)、單相表(12)歷史數(shù)據(jù)，使得測試時間大為縮短，提高測試效率。總之，本實用新型采用虛擬電能表技術(shù)，產(chǎn)生測試所需的電能表歷史數(shù)據(jù)，使得測試時間大為縮短，提高測試效率；完成對集中器(9)、采集器(IO)、三相表(ll)、單相表(12)等設備的功能及性能的一體化檢測，具有性價比高的特點，因此有著廣闊的應用前景。圖1是本裝置結(jié)構(gòu)框圖2是通信切換電路框圖3是校驗切換電路框圖。其中1—PC機；2—數(shù)字信號源；3—電壓功放；4一電流功放；5—通信、校驗切換電路，5.1—電能表RS485通信板，5.2—臺區(qū)總表選擇電路，5.3—虛擬電能表模塊，5.4—以太網(wǎng)交換機，5.5—PSTN調(diào)制解調(diào)器，5.6—PSTN交換機，5.7—GPRS調(diào)制解調(diào)器，5.8—GPS時鐘源，5.9—時鐘、電能誤差計算器，5.10—標準電能表，5.ll—時間基準；6—電壓切換電路；7—隔離用電流互感器切換電路；8—隔離用電壓互感器切換電路；9一集中器；10—采集器；11—三相表；12—單相表；(本文中所述的電能表是包括三相表和單相表。)13—外加電源。英文縮略語DSP—DigitalSingnalProcessor數(shù)字信號處理器；GPRS—GeneralPacketRadioService通用無線分組業(yè)務;GPS—GlobalPositioningSystem全球定位系統(tǒng)；PSTN—PublicSwitchedTelephoneNetwork公共交換電話網(wǎng)絡。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明-一、總體前述，本裝置的結(jié)構(gòu)如圖l。本裝置采用一柜一掛表架的分體式結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號源(2)、電壓功放(3)、電流功放(4)、標準電能表(5.10)裝在柜中，其余部分都在掛表架上。掛表架采用雙排結(jié)構(gòu)，上排設置12個單相表(12)表位，下排設置2個集中器(9)表位、2個采集器(10)表位、3個三相表(11)表位。三相表(11)和單相表(12)的電流接線采用壓接式，其余采用插座接線的方式，三相平衡設計。每個三相表(11)和單相表(12)的位置提供4個電能脈沖輸入接口，l個時鐘信號輸入接口。配置虛擬電能表模塊(5.3)以及測試各種集中器(9)上行通信所需的GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)、PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)、PSTN交換機(5.6)、以太網(wǎng)交換機(5.4)和MOXA工業(yè)級多串口卡。本裝置具有低壓集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)、三相表(11)校驗狀態(tài)、單相表(12)校驗狀態(tài)三個工作狀態(tài)。對低壓集抄系統(tǒng)測試時可以同時掛12只單相表(12)、3只三相表(11)、2只采集器(10)和2只集中器(9)實時走字運行，12只單相表(12)平衡分布，即每相接4只單相表(12);單相表(12)校驗時可以同時校驗12只單相表(12)和進行多功能測試；三相表(11)校驗時可以同時校驗3只三相表(11)和進行多功能測試。本裝置的主要技術(shù)指標如下①電能測量準確度等級0.1級；②輸出電壓57.7V、IOOV、220V、380V，調(diào)節(jié)幅度0120%連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)細度優(yōu)于0.01%;③輸出電流本裝置工作在電能表校驗狀態(tài)時，最大電流為40A;而工作在集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)時，最大電流確定為20A;調(diào)節(jié)幅度0-120%連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)細度優(yōu)于0.01%;④輸出功率電壓回路每相每表位不少于15VA，電流回路每相每表位不少于20VA;200820065557.3說明書第6/15頁⑥輸出電壓、電流波形失真度《0.5%;⑦三相對稱度優(yōu)于120%±0.3°;⑧頻率范圍4565Hz,調(diào)節(jié)細度0.01Hz;⑨移相范圍0360°，調(diào)節(jié)細度O.Ol。。二、各功能塊的結(jié)構(gòu)1、PC機(l)PC機(1)是一種常用電腦，其硬件配置為主流配置，安裝專用測試軟件(另案申報國家計算機軟件著作權(quán)登記。)2、數(shù)字信號源(2)數(shù)字信號源(2)是一種常用數(shù)字信號源，其信號是通過波形離散數(shù)字合成方式產(chǎn)生，而不是通過模擬振蕩電路產(chǎn)生，并且可以通過程序?qū)崿F(xiàn)靈活控制。具體地說，數(shù)字信號源(2)采用直接波形輸出和高精度數(shù)字采樣補償來實現(xiàn)高精度的三相電壓、電流信號的輸出；利用DSP強大的實時運算能力，實現(xiàn)各種功能，包括諧波輸出、升降控制、高精度實時補償?shù)裙δ堋?、電壓功放(3)電壓功放(3)是電壓功率放大器的簡稱，采用成熟穩(wěn)定的工頻精密AB類功率放大器技術(shù)，精密工頻放大器用來放大校驗用電壓信號，具有較窄的通頻帶(40HzlkHz)、較大的時間常數(shù)和較深的反饋量，適合放大穩(wěn)態(tài)信號(穩(wěn)定的輸入輸出值)，具有很高的穩(wěn)定性和準確度。功放管采用10對安森美公司的MJ15024和MJ15025功率三極管(原MOTOROLA公司產(chǎn)品)，通過升壓器匹配、繼電器動作時序、末級輸出管過流保護、反電勢吸收等電路精確設計來保證電壓功率放大器的的可靠性。4、電流功放(4)電流功放(4)是電流功率放大器的簡稱，其結(jié)構(gòu)和工作原理同電壓功放(3)。5、通信和校檢切換電路(5)通信和校檢切換電路(5)包括通信切換電路和校檢切換電路。(1)如圖2，通信切換電路包括集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)，設置有電能表RS485通信板(5.1)、臺區(qū)總表選擇電路(5.2)、虛擬電能表模塊(5.3)、以太網(wǎng)交換機(5.4)、PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)、PSTN交換機(5.6)、GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)、GPS時鐘源(5.8);其連接關(guān)系是PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)、GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)、GPS時鐘源(5.8)、虛擬電能表模塊(5.3)和電能表RS485通信板(5.1)分別與PC機(1)的RS232串口連接；PSTN交換機(5.6)分別與PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)和集中器(9)相連；以太網(wǎng)交換機(5.4)與PC機(1)的網(wǎng)絡接口連接；集中器(9)經(jīng)過PSTN、GPRS、以太網(wǎng)口或RS232串口與PC機(1)連接。電能表的通信連接方式比較復雜，有以下幾種情形①三相表(11)、單相表(12)和虛擬電能表模塊(5.3)通過RS485總線接入采集器(10)，采集器(10)通過電力線載波接入集中器(9)。②三相表(11)、單相表(12)和虛擬電能表模塊(5.3)可通過電力線載波直接接入集中器(9)。③三相表(11)和虛擬電能表模塊(5.3)還可經(jīng)臺區(qū)總表選擇電路(5.2)通過RS485總線直接接入集中器(9)。三相表(11)、單相表(12)還可經(jīng)電能表RS485通信板(5.1)與PC機(1)RS232串口相連。(2)如圖3，校檢切換電路包括集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)，設置有時鐘、電能誤差計算器(5.9)、標準電能表(5.10)、時間基準(5.11);其連接關(guān)系是標準電能表(5.10)和時間基準(5.11)分別與時鐘、電能誤差計算器(5.9)連接；集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)分別與時鐘、電能誤差計算器(5.9)連接。其工作原理是-通信和校檢切換電路(5)在本裝置處于低壓集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)時，實現(xiàn)三相表(ll)、單相表(12)、虛擬電能表模塊(5.3)的本地通信信道(RS485、電力線載波或無線)與所屬的采集器(IO)、集中器(9)的相應信道連接，并選擇集中器(9)與PC機(1)之間的上行信道，為通信測試建立物理基礎。當本裝置工作在三相表(ll)校驗狀態(tài)和單相表(12)校驗狀態(tài)，進行電能誤差測試時，將三相表(ll)和單相表(12)的電能脈沖信號接入時鐘、電能誤差計算器(5.9)的被試電能脈沖輸入端子，同時將標準電能表(5.10)的電能脈沖信號接入時鐘、電能誤差計算器(5.9)的標準電能脈沖輸入端子；進行時鐘誤差測試時，將集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)的時鐘脈沖信號接入時鐘、電能誤差計算器(5.9)的被試時鐘脈沖輸入端子，同時將時間基準(5.11)的時鐘脈沖信號接入時鐘、電能誤差計算器(5.9)的標準時鐘脈沖輸入端子。(3)通信和校檢切換電路(5)各子功能塊的結(jié)構(gòu)及其功能(1)電能表RS485通信板(5.1)電能表RS485通信板(5.1)是一種含有單片機和外圍電路的控制電路板，有上市產(chǎn)品，負責把三相表(11)、單相表(12)的RS485信號轉(zhuǎn)接入PC機(1)RS232串口，進行電能表通信規(guī)約測試。(2)臺區(qū)總表選擇電路(5.2)臺區(qū)總表選擇電路(5.2)是一種含有單片機和外圍電路的控制電路板，有上市產(chǎn)品，負責對三相表(11)和虛擬電能表模塊(5.3)的RS485信號進行選擇，將承擔臺區(qū)總表角色的RS485信號直接接入集中器(9)。(3)虛擬電能表模塊(5.3)虛擬電能表模塊(5.3)是一種由硬件通信電路和計算機軟件包結(jié)合的模塊。硬件通信電路有上市產(chǎn)品，由RS232—RS485轉(zhuǎn)換模塊、青島東軟公司PR016-II型抄控器、北京福星曉程公司的DEM03201模塊組成；計算機軟件包是一種自主開發(fā)的產(chǎn)品(另案申報國家計算機軟件著作權(quán)登記)，依據(jù)《DL/T645多功能電能表通信規(guī)約》，模擬電能表內(nèi)的電量寄存器，并且根據(jù)設置的電壓值、電流值、相位值進行有功電量、無功電量的自動計算和走字；還通過時鐘加速運轉(zhuǎn)的方法進行加速走字，加速的電量自動計算更新。虛擬電能表模塊(5.3)的工作原理是將PC機(1)的RS232串口轉(zhuǎn)換成不同類型的虛擬電能表。串口1經(jīng)過RS232—RS485轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成虛擬的RS485三相表(11)、單相表(12)，接入到采集器(10);串口2經(jīng)過青島東軟公司PR016-II型抄控器，轉(zhuǎn)換成青島東軟公司虛擬的載波三相表(11)、單相表(12)，通過電力線載波接入到集中器(9);串口3經(jīng)過北京福星曉程公司的DEM03201模塊，轉(zhuǎn)換成北京福星曉程公司虛擬的載波三相表(11)、單相表(12)，通過電力線載波接入到集中器(9);串口4經(jīng)過RS232—RS485轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成虛擬的RS485臺區(qū)總表，接入到集中器(9)。由此可見，虛擬電能表模塊(5.3)的功能是用以模擬產(chǎn)生三相表(11)、單相表(12)的歷史數(shù)據(jù)，以提高測試效率，其通信信道可為RS485、電力線載波或無線。(4)以太網(wǎng)交換機(5.4)以太網(wǎng)交換機(5.4)負責完成以太網(wǎng)通道的自動切換，有標準的上市產(chǎn)品。(5)PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)負責建立集中器(9)上行的PSTN物理信道，以使PC機(1)能與具有PSTN信道的集中器(9)進行通訊；有標準的上市產(chǎn)品。(6)PSTN交換機(5.6)PSTN交換機(5.6)負責完成PSTN通道的自動切換，有標準的上市產(chǎn)品。(7)GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)負責建立集中器上行的GPRS物理信道，以使PC機(1)能與具有GPRS信道的集中器(9)進行通訊；有標準的上市產(chǎn)品。(8)GPS時鐘源(5.8)GPS時鐘源(5.8)負責接受標準衛(wèi)星時鐘，用以對集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)和單相表(12)授時，它由一個加外殼的GPS模塊和一個GPS接收天線組成，授時操作時，PC機(1)對GPS時鐘源(5.8)送出的內(nèi)容按麗EA-0183通訊協(xié)議進行解碼，得到所需的時鐘信息。GPS時鐘源(5.8)有標準的上巿產(chǎn)n叩o(9)時鐘、電能誤差計算器(5.9)時鐘、電能誤差計算器(5.9)是一個單片機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，有標準的上巿產(chǎn)品。它同時接入被試時鐘、電能信號和標準時鐘、電能信號，采用比較法測試集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)和單相表(11)的日計時誤差和電能誤差。(10)標準電能表(5.10)標準電能表(5.10)是本裝置的電能基準，采用臺灣祥正電機公司的HC3100電能表，它有一個RS232通信口，當工作狀態(tài)、電壓量程和電流量程需要改變時，通過RS232口給HC3100電能表發(fā)出相應指令。標準電能表(5.10)有標準的上市產(chǎn)品。(11)時間基準(5.11)時間基準(5.11)是一種由石英晶體和振蕩電路組成的恒溫晶體振蕩器，晶體振蕩器的額定工作頻率為5MHz，為標準TTL電平輸出。石英晶體的振蕩頻率只隨溫度變化，在金屬殼內(nèi)增加電熱絲作為恒溫槽，使石英晶體的工作溫度高于環(huán)境溫度保持恒溫，故能達到10—7的高穩(wěn)定度。時間基準(5.11)有標準的上市扭口廣叩o6、電壓切換電路(6)電壓切換電路(6)是由一組交流接觸器組成的切換控制電路；通過該切換電路，分別選擇電壓功放(3)輸出的大功率電壓信號或外加電源(13)作為集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)和單相表(12)電壓回路的供電電源。7、隔離用電流互感器切換電路(7)隔離用電流互感器切換電路(7)是由一組交流接觸器組成的切換控制電路。當本裝置工作在低壓集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)時，在三相表(11)、單相表(12)的電流回路接入準確度為1.0級的20A/20A的隔離用電流互感器；當本裝置工作在三相表(11)校驗狀態(tài)、單相表(12)校驗狀態(tài)時，將隔離用電流互感器從三相表(11)、單相表(12)的電流回路切換出來。8、隔離用電壓互感器切換電路(8)隔離用電壓互感器切換電路(8)是由一組交流接觸器組成的切換控制電路。當本裝置工作在低壓集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)時，將隔離用電壓互感器從單相表(12)的電壓回路切換出來；當本裝置工作在單相表(12)校驗狀態(tài)時，將隔離用電壓互感器接入單相表(12)的電壓回路。9、集中器(9)集中器(9)安裝于臺區(qū)變壓器低壓側(cè)，是采集所有三相表(11)、單相表(12)的數(shù)據(jù)并進行存儲的設備。集中器(9)接受主站數(shù)據(jù)上報的請求，轉(zhuǎn)發(fā)主站給三相表(11)、單相表(12)或采集器(10)的命令，集中器(9)的下行信道多為電力線載波或無線通訊方式，集中器(9)的上行信道多為GPRS或PSTN通訊方式。集中器(9)有標準的上市產(chǎn)品。10、采集器(10)采集器(10)是用于采集多個三相表(11)、單相表(12)的電能量數(shù)據(jù)及相關(guān)用電信息，經(jīng)存儲處理后將數(shù)據(jù)上傳到集中器(9)，并能給三相表(11)、單相表(12)下發(fā)集中器(9)命令的設備。采集器(10)與三相表(11)、單相表(12)的信道多為RS485方式。采集器(10)有標準的上市產(chǎn)品。11、三相表(11)三相表(11)是以微處理器為核心，具備數(shù)據(jù)通信功能(RS485、電力線載波或無線)的靜止式三相電能表，它可以內(nèi)置繼電器，完成對用戶遠程斷、送電操作。三相表(11)有標準的上市產(chǎn)品。12、單相表(12)單相表(12)是以微處理器為核心，具備數(shù)據(jù)通信功能(RS485、電力線載波或無線)的靜止式單相電能表，它可以內(nèi)置繼電器，完成對用戶遠程斷、送電操作。單相表(12)有標準的上市產(chǎn)品。13、外加電源(13)外加電源(13)是三相四線市電經(jīng)過三相隔離變壓器輸出的電源。三、測試方法本測試方法包括下列步驟1、工作狀態(tài)切換當本裝置工作在低壓集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)時，將隔離用電壓互感器從單相表(12)的電壓回路切換出，使集中器(9)與三相表(11)、單相表(12)之間的電力線載波信道建立物理連接。同時為了滿足電能表正常走字運行的需要，在電路上采取變通設計，在三相表(11)、單相表(12)的電流回路接入量程20A/20A的隔離用電流互感器，使測試時每只電能表的電壓回路與電流回路仍然各自成回路。當本裝置工作在三相表(11)和單相表(12)校驗狀態(tài)時，為了提高電能測量準確度，將隔離用電壓互感器接入單相表(12)的電壓回路。同時將隔離用電流互感器從三相表(11)和單相表(12)的電流回路切換出，使三相表(11)、單相表(12)的電流回路直接串聯(lián)。本裝置工作狀態(tài)改變時，也要相應進行各種通信信道、時鐘信號和電能脈沖的連接切換。2、集中器(9)上行通信規(guī)約測試集中器(9)上行通信規(guī)約采用兩種基本的異步式傳輸幀格式，實現(xiàn)基本的功能及用途可變長度幀用于PC機(1)的主站向集中器(9)傳輸數(shù)據(jù)，或集中器(9)向PC機(1)的主站傳輸數(shù)據(jù)之用；固定長度幀用于集中器(9)向PC機(1)的主站傳輸?shù)拇_認幀，或PC機(1)的主站向集中器(9)傳輸?shù)拇_認幀。PC機(1)的主站和集中器(9)之間傳輸服務主要有發(fā)送/無回答服務、發(fā)送/確認服務和請求/響應服務三種類型。發(fā)送/無回答服務用于集中器(9)為客戶端模式時的心跳幀；發(fā)送/確認服務用于PC機(1)的主站向集中器(9)發(fā)送命令等；請求/響應服務用于PC機(1)的主站向集中器(9)召喚數(shù)據(jù)或事件。下面以PC機(1)的主站抄收集中器(9)保存的用戶電能表每天正向有功總電能量歷史數(shù)據(jù)予以示例，主站通過集中器(9)上行信道發(fā)送的數(shù)據(jù)報文格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>集中器(9)收到PC機(1)的主站請求有功總電能量歷史數(shù)據(jù)幀后，如PC機(1)的主站所請求的數(shù)據(jù)全部有效，則通過集中器(9)上行信道發(fā)送如下格式的響應數(shù)據(jù)報文<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>如主站所請求的數(shù)據(jù)全部無效，集中器(9)則通過上行信道發(fā)送如下格式的否定數(shù)據(jù)報文<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>集中器(9)上行通信規(guī)約的測試主要是檢査PC機(1)的主站發(fā)出執(zhí)行命令后，集中器(9)的執(zhí)行動作是否正確；PC機(1)的主站向集中器(9)發(fā)出抄收數(shù)據(jù)請求后，集中器(9)的上傳數(shù)據(jù)是否正確。3、效率提升效率提升是采用虛擬電能表模塊技術(shù)實現(xiàn)的。集中器(9)、采集器(10)通過RS485、電力線載波或無線與虛擬電能表模塊(5.3)進行通信，虛擬電能表模塊(5.3)對接收的指令進行分析處理，返回集中器(9)、采集器(10)抄表所需的數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)了虛擬環(huán)境下低壓集抄系統(tǒng)走字、抄表過程，以滿足高效率測試的需要。示例若某一只載波單相表(12)的工作電壓為220V,工作電流為5A,負載功率因數(shù)為l?？己思衅?9)十天內(nèi)抄讀該載波單相表(12)的日電量歷史數(shù)據(jù)的正確性，按照常規(guī)測試方法，該載波單相表(12)要實時運行十天。采用虛擬電能表模塊(5.3)技術(shù)，在虛擬電能表模塊(5.3)軟件包中設置虛擬的單相載波用戶電能表的工作電壓為220V,工作電流為5A，負載功率因數(shù)為1，時鐘加速運轉(zhuǎn)倍率為24。W=PXtXK=UXIXtXPFXK=220VX5AXlX24Xl=26.4kWhW—有功電能量(單位kWh)P—有功功率(單位kW)t一時間(單位hour)K一時鐘加速運轉(zhuǎn)倍率上式表明，虛擬的單相載波電能表在實際時間一小時內(nèi)，增加的有功電能量為26.4kWh,相當于一個真實的載波單相表(12)在一天內(nèi)增加的有功電能量。虛擬電能表模塊(5.3)軟件包中通過集中器(9)的上行信道每隔一小時給集中器(9)校時一次，共對集中器(9)校時10次，每次所校時鐘如下表-<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>72008年1月7日23時55分82008年1月8日23時55分92008年1月9日23時55分102008年1月10日23時55分虛擬電能表模塊(5.3)軟件包中通過集中器(9)的上行信道給集中器(9)進行第一次校時，將集中器(9)時鐘校準為2008年1月1日23時55分，則集中器(9)當?shù)谝淮涡r過后5分鐘，即集中器(9)時鐘為2008年1月2日24時00分進行對虛擬的載波用戶電能表一次抄表，抄讀虛擬的載波用戶電能表的日末有功電能量；再經(jīng)過55分鐘，虛擬電能表模塊(5.3)軟件包中通過集中器(9)的上行信道給集中器(9)進行第二次校時，將集中器(9)時鐘校準為2008年1月2日23時55分，以后工作過程同上。依次完成對集中器(9)10次校時，集中器(9)也在其嵌入式軟件的控制下，每當集中器時鐘為24時00分去抄讀虛擬的載波用戶電能表的日末有功電能量。這樣，集中器(9)在10個小時內(nèi)可以抄回虛擬的載波用戶電能表10天的曰末有功電能量，大大提高測試效率。權(quán)利要求1、一種基于虛擬電能表模塊的低壓集抄系統(tǒng)檢測裝置，包括低壓集抄系統(tǒng)中的集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)、單相表(12)；其特征在于設置有PC機(1)、數(shù)字信號源(2)、電壓功放(3)、電流功放(4)、通信和校檢切換電路(5)、電壓切換電路(6)、隔離用電流互感器切換電路(7)、隔離用電壓互感器切換電路(8)和外加電源(13)；PC機(1)和數(shù)字信號源(2)通過RS232串口相連；數(shù)字信號源(2)輸出端分別接電壓功放(3)、電流功放(4)；電壓功放(3)輸出端和外加電源(13)分別接入電壓切換電路(6)，經(jīng)過切換選擇輸出到集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)的電壓回路和隔離用電壓互感器切換電路(8)；隔離用電壓互感器切換電路(8)的輸出端接入單相表(12)電壓回路；電流功放(4)輸出端接入隔離用電流互感器切換電路(7)，隔離用電流互感器切換電路(7)的輸出端接入三相表(11)、單相表(12)的電流回路；通信和校檢切換電路(5)分別與集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)、單相表(12)的通信信道、時鐘信號和電能校驗脈沖信號相接，又與PC機(1)的RS232串口相連。2、按權(quán)利要求l所述的一種基于虛擬電能表模塊的低壓集抄系統(tǒng)檢測裝置，其特征在于通信和校檢切換電路(5)包括通信切換電路和校檢切換電路；所述的通信切換電路包括集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)，設置有電能表RS485通信板(5.1)、臺區(qū)總表選擇電路(5.2)、虛擬電能表模塊(5.3)、以太網(wǎng)交換機(5.4)、PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)、PSTN交換機(5.6)、GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)、GPS時鐘源(5.8);其連接關(guān)系是PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)、GPRS調(diào)制解調(diào)器(5.7)、GPS時鐘源(5.8)、虛擬電能表模塊(5.3)和電能表RS485通信板(5.1)分別與PC機(1)的RS232串口連接；PSTN交換機(5.6)分別與PSTN調(diào)制解調(diào)器(5.5)和集中器(9)相連；以太網(wǎng)交換機(5.4)與PC機(1)的網(wǎng)絡接口連接；集中器(9)經(jīng)過PSTN、GPRS、以太網(wǎng)口或RS232串口與PC機(1)連接；所述的校檢切換電路包括集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)，設置有時鐘、電能誤差計算器(5.9)、標準電能表(5.10)、時間基準(5.11);其連接關(guān)系是標準電能表(5.10)和時間基準(5.11)分別與時鐘、電能誤差計算器(5.9)連接；集中器(9)、采集器(10)、三相表(ll)和單相表(12)分別與時鐘、電能誤差計算器(5.9)連接。專利摘要本實用新型公開了一種基于虛擬電能表模塊的低壓集抄系統(tǒng)檢測裝置，涉及一種低壓集抄系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測設備。本實用新型包括低壓集抄系統(tǒng)中的集中器(9)、采集器(10)、三相表(11)、單相表(12)；設置有PC機(1)、數(shù)字信號源(2)、電壓功放(3)、電流功放(4)、通信和校檢切換電路(5)、電壓切換電路(6)、隔離用電流互感器切換電路(7)、隔離用電壓互感器切換電路(8)和外加電源(13)。本實用新型采用虛擬電能表技術(shù)，產(chǎn)生測試所需的電能表歷史數(shù)據(jù)，使得測試時間大為縮短，提高測試效率；完成對集中器、采集器、用戶電能表等設備的功能及性能的一體化檢測，具有性價比高的特點，因此有著廣闊的應用前景。文檔編號G01R35/02GK201184900SQ20082006555公開日2009年1月21日申請日期2008年1月31日優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日發(fā)明者傅士冀,徐云飛,怡沈,馬利人申請人:湖北省電力試驗研究院